Материаловедение. Кривошеева Г.Б - 26 стр.

                                  Глава 2

                 ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ

                       2.1. Диаграмма системы Fe-Fe3C

    Несмотря на то, что промышленные железные сплавы – сталь и чугун,
как правило, содержат некоторые примеси (кремний, марганец, серу, фосфор,
кислород, азот и др.), т.е. практически являются многокомпонентными, одна-
ко основными составляющими, определяющими структуру и свойства, явля-
ются железо и углерод и условно их можно рассматривать как двойные.

                2.1.1. Характеристика чистых компонентов

    Железо. Широкое применение сплавов на основе железа (сталь и чугун)
определяется следующими характерными особенностями железа: его деше-
визной, большим содержанием железа в земной коре (5,1 %), легкостью из-
влечения железа из его окислов, т.е. его легкой восстанавливаемостью. Осо-
бенно важным свойством железа является его аллотропия, т.е. наличие не-
скольких кристаллических модификаций, что дает возможность упрочнять
сплавы на основе железа посредством термообработки с получением
мартенсита.
    Железо находится в периодической системе Д.И. Менделеева в 1У перио-
де, в восьмой группе (порядковый номер 26).
    Это переходный металл с электронной структурой 1S22S22р63S23p63d6
4S2. Застройка более высокого 4S уровня при незаполненной 3d оболочке
приводит при определенных условиях к возможности обмена 4S и 3d элек-
тронов; чем можно объяснить переменную валентность и другие свойства
железа.
    Температура плавления чистого железа (99,9917 %) равна 1539 °С, кипе-
ния – 3200 °С. Плотность – 7,874 т/м3, атомный вес – 55,85. Твердость железа
зависит от чистоты металла. Твердость чистого железа равна 490 МПа, тех-
нического (99,8 – 99,9 %) – около 900 МПа. Механические свойства железа:
предел прочности при растяжении σв=300 – 350 МПа, относительное удлине-
ние δ=40 %, поперечное сужение Ψ=70 %, т.е. железо хорошо подвергается
пластической деформации. Железо имеет две полиморфные модификации α
и γ. Кристаллическая решетка Feα – ОЦК (объемноцентрированная кубиче-
ская); Feγ – ГЦК (гранецентрированная кубическая). Полиморфное превра-
щение      сопровождается    изменением     объема,    поскольку    переход
           o
        911 C
Fe γ → Feα cвязан с уменьшением компактности решетки. Различие
объемов составляет около 1 %. Впервые критические точки железа были оп-
ределены в 1868 г. Д.К. Черновым по цвету каления, изменению объема,
пластичности и другим свойствам. В 1888 г. французский ученый Флорис
26